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第三章 细胞的基本结构
第2节 细胞器之间的分工合作
（第二课时）
目标
01
02
03
比较不同细胞器的结构和功能,举例说明细胞器结构与功能的相关性（科学思维）
制作临时装片，掌握显微观察实验的基本操作方法，提高实践能力（科学探究）
通过自主学习、合作学习,举例说出各种细胞器的结构和功能（生命观念）
学习目标
内质网
线粒体
高尔基体
细胞壁
细胞膜
细胞核
液泡
叶绿体
细胞膜
细胞核
中心体
溶酶体
核糖体
植物细胞（左）和动物细胞（右）亚显微结构模式图
温故知新—细胞器的种类
溶酶体
中心体
（低等植物）
叶绿体 液泡
线粒体
核糖体
内质网
高尔基体
温故知新—细胞器的分类
动物细胞
植物细胞
问题1: 同学，你是否思考过为什么动、植物细胞基本都需要有线粒体、核糖体、内质网、高尔基体等细胞器呢？
温故知新—细胞器的分类
线粒体是“动力车间”
核糖体是“生成蛋白质的机器”
内质网是蛋白质等大分子物质合成、加工场所和运输通道。
高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装的“车间”和“发送站”。
问题2: 这些细胞器之间是不是存在某种协作呢？
一、细胞器之间的协调配合
细胞内由许多条“生产线”。每一条“生产线”都需要若干细胞器的相互配合。
类似
分泌蛋白的合成和运输就是一个例子
什么叫分泌蛋白？请举例？科学家用什么方法研究分泌蛋白的合成与运输？
2
3
4
1
分泌蛋白最初是在哪里合成的？原料是什么？
分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，依次经过了哪些细胞器或细胞结构？请尝试构建分泌蛋白的合成和运输过程。
分泌蛋白合成分泌的过程中需要能量吗？若需要则能量由哪里提供？
一、细胞器之间的协调配合
合作探究一：请同学们自主阅读教材P51-52，小组合作思考讨论完成问题。
一、细胞器之间的协调配合
1.分泌蛋白概念：
在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。
2.举例：
注意：性激素本质是固醇
消化酶、抗体和一部分激素
在游离核糖体上短肽，然后游离核糖体和短肽一起转移到内质网和高尔基体上加工，最后分泌到细胞外起作用的一类蛋白质。
拓展延伸：
分泌蛋白
胞内蛋白
　实战训练　
1.下列有关分泌蛋白的叙述，不正确的是（　　　）
A. 抗体、唾液淀粉酶以及呼吸酶都属于分泌蛋白
B. 在分泌蛋白的加工、运输以及分泌过程中，高尔基体的膜面积处在动态变化之中
C. 分泌蛋白的合成和运输需要核糖体、内质网和高尔基体的协调配合
D. 线粒体能为分泌蛋白的合成和运输提供能量
一、细胞器之间的协调配合
问题3: 呼吸酶属于分泌蛋白吗？
如：胞内蛋白、ATP合成酶呼吸酶、DNA聚合酶、各种转氨酶、DNA解旋酶、RNA聚合酶等细胞生命活动必需的酶。
胞内蛋白
在游离核糖体上合成的蛋白质会直接释放到细胞质基质中，这些蛋白质不经过内质网-高尔基体分泌途径的修饰，只能用于构成该细胞自身结构。
3.分泌蛋白研究的科学方法：
同位素标记法
问题4: 什么是同位素标记法？同位素标记技术的机理是什么？
一、细胞器之间的协调配合
3.分泌蛋白研究的科学方法：
同位素标记法
用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，从而示踪物质的运行规律和变化规律。
同位素标记
稳定
同位素
3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白的合成与运输过程。
14C标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径。（必一P104）
标记DNA
3H
14C
32P
35S
标记蛋白质
噬菌体的遗传物质（必二P45）
18O
15N
标记H2O、CO2
研究光合产物O2中氧原子的来源（必一P102）
标记DNA
研究DNA复制方式。（必二P55）
检测
放射性
检测
密度或相对分子质量
放射性
同位素
一、细胞器之间的协调配合
分泌蛋白的合成与分泌
探究.实践
【选材】
【方法】
豚鼠胰腺腺泡细胞
①能分泌大量的消化酶
同位素标记法
②取材容易、容易观察
【实验步骤】
①用同位素3H标记亮氨酸；
②将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有3H-亮氨酸的培养液中短时培养；
③随后将细胞转入不含3H-亮氨酸的培养液中继续培养；
④不同的时间、多次取样，制备组织切片，利用放射性自显影技术，追踪被标记亮氨酸的转移路径。
亮氨酸是必需氨基酸，必须从环境中获取，而不能自身合成。
【实验结果】
3min
17min
117min
标记氨基酸出现的先后顺序：
核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜→细胞外
一、细胞器之间的协调配合
分泌蛋白的合成与分泌
探究.实践
问题5: 细胞器是如何分工合作，共同完成细胞的生命活动的？
游离的核糖体
内质网
高尔基体
细胞膜
囊 泡
囊 泡
氨基酸形成肽链
加工肽链形成蛋白质
进一步修饰加工成成熟的蛋白质
囊泡与细胞膜融合
细胞外
分 泌
线粒体供能
一、细胞器之间的协调配合
分泌蛋白的合成与分泌
探究.实践
交通枢纽
(1)与分泌蛋白合成和运输有关的细胞器：
核糖体
内质网
高尔基体线粒体
游离的核糖体
内质网
高尔基体
细胞膜
囊 泡
囊 泡
氨基酸形成肽链
加工肽链形成蛋白质
进一步修饰加工成成熟的蛋白质
囊泡与细胞膜融合
细胞外
分 泌
线粒体供能
一、细胞器之间的协调配合
分泌蛋白的合成与分泌
探究.实践
交通枢纽
(2)参与分泌蛋白合成运输结构：
核糖体
内质网
高尔基体线粒体
细胞膜
一、细胞器之间的协调配合
内质网形成囊泡，
内质网的膜面积减少
高尔基体形成囊泡，高尔基体的膜面积减少
囊泡与高尔基体融合，
高尔基体膜面积增加
综合比较：高尔基体的膜面积基本不变
①
②
③
④
⑤
囊泡与细胞膜融合，分泌蛋白释放到细胞外，细胞膜的膜面积增加，
4.分泌蛋白合成和分泌过程中膜面积变化
一、细胞器之间的协调配合
4.分泌蛋白合成和分泌过程中膜面积变化
膜
面
积
时间
O
曲线图
内质网膜
高尔基体膜
细胞膜
直方图
前
后
时间
O
膜
面
积
内质网膜
高尔基体膜
细胞膜
问题6: 分泌蛋白从合成到运输细胞膜外，穿过了几层生物膜？
一、细胞器之间的协调配合
问题6: 分泌蛋白从合成到运输细胞膜外，穿过了几层生物膜？
0层
A.该生物大分子可能是胰岛素
B.①②均可对该生物大分子进行加工
C.②可存在于动、植物细胞内且功能相同
D.该生物大分子的运输过程体现了生物膜具有流动性
　实战训练　
2.如图表示细胞中某种生物大分子的合成及运输路线，其中①②表示细胞结构。下列叙述错误的是( )
A.囊泡1和囊泡2包裹的蛋白质空间结构不同
B.若无其他细胞器的参与，则图示过程一般不能正常进行
C.研究该过程使用的方法是同位素标记法，生物学研究中常用的同位素
均有放射性
D.完成图示过程，细胞器3的膜面积基本不变
　实战训练　
3.如图所示为真核细胞中分泌蛋白的合成和运输过程。下列相关叙述错误的是（ ）
细胞器和细胞膜、细胞核等结构都具有膜结构，你能给它下一个定义吗？
2
3
4
1
生物膜在结构上是如何联系的呢？
生物膜系统有何功能呢？
合作探究二：请同学们自主阅读教材P52-53，小组合作思考讨论完成问题。
二、生物膜系统
请简述生物膜系统 = 生物膜吗？
二、生物膜系统
问题6: 左图中细胞器和细胞膜、细胞核等结构都具有膜结构，你能给它下一个定义吗？
细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
1.生物膜系统的概念
二、生物膜系统
2.生物膜与生物膜系统的关系
★生物膜系统 ≠ 生物膜
生物膜
细胞膜
核膜
细胞器膜
包括
生物膜系统
缺一不可
共同组成
①生物膜系统是指细胞内所有膜结构，而不是生物体内。
△注意：
②只有真核细胞才有生物膜系统，原核细胞有生物膜，不具备生物膜系统。
二、生物膜系统
3.生物膜在结构上的联系
①由磷脂双分子层构成基本骨架，蛋白质分子分布其中，都具有一定的流动性。
②在结构上具有一定的连续性
高尔基体膜
核膜
细胞膜
内质网膜
间 接
联 系
间接
联系
直接联系
直接联系
囊泡
囊泡
二、生物膜系统
4.生物膜在功能上的联系
双层膜
单层膜
广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点
使细胞内部区域化，保证生命活动高效、有序地进行
保障细胞内部环境的相对稳定
物质运输、能量转换、信息传递
生物膜系统
核膜
细胞膜
细胞器膜
　实战训练　
4.下列有关生物膜系统的说法，正确的是（ ）
A.细胞膜、叶绿体的内膜与外膜、内质网膜与小肠黏膜等都属于生物膜
系统
B.合成蛋白质类激素的分泌细胞的内质网一般比较发达
C.各种生物膜的组成成分和结构完全一致，在结构和功能上有一定的联系
D.枯草杆菌也具有生物膜系统，否则就不能进行正常的生命活动
　实战训练　
5.生物膜在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。下列有关生物膜功能的叙述，错误的是（ ）
A.活的动物细胞的细胞膜能阻止台盼蓝染液进入细胞
B.相邻细胞之间只能通过细胞膜上的受体进行信息交流
C.线粒体内膜向内折叠形成嵴，为酶提供更多附着位点
D.溶酶体膜把内外分隔开，防止水解酶对外界物质的水解
与社会的联系
血液透析膜
医学上采用透析型人工肾替代病变的肾行使功能。其中起关键作用的血液透析膜就是一种人工合成的膜材料，能把病人血液中的代谢废物透析掉，让干净的血液返回病人体内。
三、研究生物膜的运用
　　海水净化装置：模拟生物膜选择性透过原理，对海水、污水进行净化获得纯净淡水。
模拟生物膜
穿过纷繁复杂的生物圈
你来到我的面前
是否
有一条无形的碳链
冥冥中把你我相连
你是细胞核
控制了我的遗传和代谢
你是线粒体
没有你我便失去能量
你是叶绿体
让我拥有了新的养料
你是溶酶体
随时可以溶解我的一切
其实
你就是核糖体
把我像氨基酸一样的俘虏
你就是内质网
把我像蛋白质一样的加工
你就是高尔基体
包裹了我
又把我轻易的放弃
为什么
我还是那么爱你
因为我希望
我们像两个氨基酸一样
脱去那一分子无谓的水
相互连接成紧密的肽键
因为我清楚
我们就是配对的脱氧核苷酸链
必将形成美丽的双螺旋
爱你爱到细胞深处
　实战训练　
6．某杂志刊登了一项研究，该研究揭示了体内蛋白分选转运装置的作用机制，即为了将细胞内的废物清除，细胞膜塑形蛋白会促进囊泡（分子垃圾袋）形成，将来自细胞区室表面旧的或受损的蛋白质带到内部回收利用工厂，在那里将废物降解，使组件获得重新利用。下列说法正确的是（ ）
A．细胞内的废物清除过程涉及细胞间信息的交流，能识别旧的或受损蛋白B．细胞膜塑形蛋白含量与该细胞降解胞内废物的能力呈正相关
C．“回收利用工厂”可能是溶酶体，其内部的水解酶的修饰加工在细胞质基质中完成
D．“分子垃圾袋”的作用是运输旧的或受损的蛋白质，其一定来自高尔基体
　实战训练　
7．蛋白质分选是依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程，可以大体分为两条途径:第一条途径，是在游离核糖体上完成肽链合成，然后转运至细胞核等或成为细胞质基质和细胞骨架的成分；第二条途径，在游离核糖体上起始肽链合成之后，肽链边合成边转入内质网中，再经一系列加工运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。下列相关分析不正确的是（ ）
A．胰岛素的分泌属于第二条途径
B．细胞器和细胞核中的蛋白质均来自第一条途径
C．用3H标记亮氨酸可确定某种蛋白质的分选是何种途径
D．细胞中转运方向不同的蛋白质的自身信号序列中的氨基酸种类可能不同
　实战训练　
8．科学方法在生物学研究中有重要意义。下列科学方法与相关研究的对应关系正确的是（　　）
A．完全归纳法--细胞学说的建立
B．同位素标记法--研究人鼠细胞融合中膜蛋白的运动
C．差速离心法--分离细胞器
D．荧光标记法--研究分泌蛋白的合成和运输
　实战训练　
9．生命观念中的“结构与功能观”，内涵是指一定结构必然有其对应的功能，而一定功能需要对应的结构来完成。下列有关“结构与功能观"的叙述中正确的是（　　）
A．分布在细胞不同部位的核糖体结构有差异，导致合成的蛋白质种类不同B．吞噬细胞的溶酶体能合成多种水解酶，有利于杀死侵入机体的病毒或病菌C．根部细胞不含叶绿体，利用这类细胞不可能培育出含叶绿体的植株
D．高尔基体在分泌蛋白加工运输过程中起交通枢纽作用，是由于其能接收和形成囊泡
　实战训练　
10．易位子是一种位于内质网膜上的蛋白质复合体，其中心有一个直径大约2纳米的通道，在分泌蛋白的加工和运输过程中，能与信号肽结合并引导新合成多肽链进入内质网，若多肽链在内质网中未正确折叠，则会通过易位子运回细胞质基质。下列说法错误的是（ ）
A．易位子合成于核糖体，其合成过程会产生水
B．易位子引导多肽链进入内质网后即与多肽链分离
C．多肽链在内质网中通过加工会形成一定的空间结构
D．胰岛素的合成和加工过程需要易位子参与
　实战训练　
11．胰岛素分子含有两条肽链。胰岛B细胞合成胰岛素的过程如下：①在游离的核糖体上合成前胰岛素原的起始肽段→②前胰岛素原中的起始肽段连同核糖体一起转移到粗面内质网→③在其上继续合成肽链并切掉起始肽段、形成具有一定空间结构的胰岛素原并转移到高尔基体→④在高尔基体中切除中间一 段肽链，形成由2条肽链组成的胰岛素并分泌到细胞外。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．游离核糖体与胰岛素的合成有关
B．内质网、高尔基体、细胞膜之间通过囊泡联系
C．高尔基体对肽链的加工消耗了水分子
D．胰岛素分子含有前胰岛素原中的起始肽段
　实战训练　
12．近日，某医院为16岁男孩做“粪菌移植”治疗自闭症，取得良好效果。粪菌移植是将健康人粪便中的功能菌群，移植到患者胃肠道内，重建新的肠道菌群。粪便中的部分细菌可以合成5-羟色胺，作为信号分子影响大脑的功能，自闭症受5-羟色胺的影响。下列有关叙述错误的是（ ）
A．信号分子影响大脑功能体现了细胞膜的信息交流功能
B．肠道细菌中合成的蛋白质需要内质网和高尔基体加工
C．肠道细菌与人体细胞都以DNA作为遗传物质
D．肠道细菌与人体细胞都有相似的细胞膜和细胞质等
　实战训练　
13．外泌体是细胞分泌的直径为40～100mm级别的膜性小泡，外泌体可通过其携带的蛋白质、核酸、脂类活性物质等来调节受体细胞的生物学活性，在细胞间起信息交流的作用。外泌体具有膜结构，其参与细胞间信息交流的方式主要有三种：膜表面信号分子的直接作用、膜融合时内容物的胞内调节以及生物活性成分释放的调节。下列推测错误的是（ ）
A．外泌体的膜成分富含磷脂和蛋白质
B．受体细胞识别外泌体的物质是受体
C．外泌体释放的核酸可能会影响受体细胞内蛋白质的合成
D．外泌体内储存的活性物质都是在高尔基体中合成的
　实战训练　
14．在家蚕饲养过程中发现蚕的丝腺细胞能分泌丝心蛋白，丝腺细胞在初期主要是细胞自身增大，这时细胞质中的核糖体多为游离型，而内质网很少；到后半期，核糖体大多与内质网结合，形成发达的粗面内质网。下列有关叙述错误的是（ ）
A．丝腺细胞在后半期开始大量分泌丝心蛋白
B．丝腺细胞后半期合成的主要是结构蛋白
C．丝腺细胞的蛋白质在核糖体上合成
D．上述事实说明细胞结构和功能是相适应的
　实战训练　
15．细胞自噬就是细胞吃掉自身的结构和物质。动物细胞的线粒体在损伤后会产生一种外膜蛋白，导致高尔基体片层结构包裹线粒体形成“自噬体”，再与溶酶体结合形成“自噬溶酶体”。植物细胞自噬是一种通过生物膜包裹胞内物质或细胞器，并将其运送到液泡中被水解酶降解的过程。下列说法正确的是（　　）
A．动物细胞中损伤后的线粒体产生的外膜蛋白可与高尔基体特异性识别B．植物细胞中液泡内的水解酶由核糖体合成并通过主动运输转运到液泡中C．植物细胞的液泡与动物细胞的高尔基体在细胞自噬中的作用相似
D．细胞自噬不一定会导致细胞的死亡，也不利于维持细胞内部环境的稳定

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